EP2837471A1

EP2837471A1 - Verfahren zum Anfahren einer Arbeitsstellung eines manuell verfahrbaren Werkzeugs

Info

Publication number: EP2837471A1
Application number: EP13180662.2A
Authority: EP
Inventors: Jürgen Fehlings
Original assignee: Fehlings Juergen; Fehlings Margot
Current assignee: Fehlings Juergen; Fehlings Margot
Priority date: 2013-08-16
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2033-08-16
Also published as: EP2837471B1

Abstract

Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Anfahren mindestens einer vorgegebenen Arbeitsstellung eines manuell verfahrbaren Werkzeugs (2) vor. Das Werkzeug (2) wird in einer Ebene (X, Y) aus einer Ausgangsstellung, mittels Führungsmitteln (3, 4) geführt, in eine Zwischenstellung (28, 28) verfahren, die mit der Arbeitsstellung fluchtet, und aus der Zwischenstellung (28, 28), mittels weiterer Führungsmittel (5) geführt, in die Arbeitsstellung zugestellt, wobei die Position des Werkzeugs (2) beim Verfahren von der Ausgangsstellung in die Zwischenstellung (28, 28) gemessen wird und bei Erfassen eines vorgegebenen Abstands (27) des Werkzeugs (2) in Achsrichtungen (X, Y) der Ebene zur Zwischenstellung (28) nichtmanuelle Stellmittel (10, 20) aktiviert werden, und die Stellmittel (10, 20) das Werkzeug (2) in die Zwischenstellung (28) bewegen. Dieses Arbeitsverfahren lässt sich mit einem grundsätzlich manuell verfahrbaren Werkzeug durchführen, wobei ein exaktes Anfahren mindestens einer vorgesehenen Arbeitsstellung des Werkzeugs gewährleistet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren mindestens einer vorgegebenen Arbeitsstellung eines manuell verfahrbaren Werkzeugs.
Ein derartiges Werkzeug, bei dem es sich beispielsweise um ein Schraubwerkzeug mit automatischer Schraubenzuführung handelt, wird beispielsweise in einem Stativ gelagert. Hierbei wird das Werkzeug in einer Ebene, aus einer Ausgangsstellung, mittels Führungsmitteln geführt. Es kann so manuell aus der Ausgangsstellung in eine Zwischenstellung verfahren werden, in der es im Wesentlichen mit einer Schraubposition einer zu verschraubenden Teileanordnung angeordnet ist. Aus dieser Zwischenposition wird das Werkzeug manuell in Richtung der Schraubposition zugestellt, wobei durchaus Gewichtsausgleichmittel Verwendung finden, sodass der Bediener des Werkzeugs dieses, ohne wesentliche Kräfte aufbringen zu müssen, auch von der Zwischenstellung in die Arbeitsstellung und aus dieser heraus bewegen kann.
Nachteilig ist bei derartigen, manuell verfahrbaren Werkzeugen, dass, da die vorgegebene Arbeitsstellung ausschließlich manuell angefahren wird, diese Arbeitsstellung nicht immer eindeutig erreicht wird, dies vielmehr von der Fähigkeit des Arbeitenden abhängt. Hinzu kommt, dass Schraubpositionen in aller Regel nur über einen Zugang erreicht werden können, der nur unwesentlich größer ist als die Abmessung der Schraube senkrecht zur Zuführrichtung. Bei unpräzisem Ansetzen des Werkzeugs ist die Folge eine Beschädigung der zu verschraubenden Teile aufgrund Einwirkung des Werkzeugs im zu verschraubenden Bereich.
Es sind zum Anfahren einer Arbeitsstellung eines manuell verfahrbaren Werkzeuges, insbesondere Schraubwerkzeuges Ständer bekannt, die die Funktion haben, das Schraubwerkzeug gerade in vertikaler Richtung von Hand führen zu können und gleichzeitig das bei Kopfauflage der Schraube entstehende Rückdrehmoment aufzunehmen. Die Ständer sind mit einem Wegmesssystem oder mehreren Wegmesssystemen ausgerüstet, um zusätzlich die Schraubposition zu erfassen und bei richtiger Position dem Schraubwerkzeug ein Startsignal zu erteilen. Das Verschrauben der richtigen Schraubreihenfolge wird hierbei kontrolliert bzw. ist nur in richtiger Reihenfolge möglich. Bei derartigen Ständern muss der Werker das Schraubwerkzeug sehr genau positionieren. Die Ständer haben immer zwei überwachte Linearbewegungen, in X- und Y-Koordinatenrichtung oder eine Linearbewegung und eine Rotationsbewegung. Um die Bauteile bei falscher Positionierung nicht zu beschädigen, wird, zusätzlich zum Ständer, eine Maske über dem Bauteil positioniert, bei der nur die Schraubpositionen frei sind. Diese Maske ist aufwendig zu erstellen und kostet zusätzlich Taktzeit beim Verschrauben. Weiterer Nachteil der Maske ist, dass sie nur für ein Bauteil brauchbar ist und bei Teilwechsel oder Änderung neu erstellt werden muss. Bei Bauteilen mit Varianten sind sogar mehrere Masken gleichzeitig vonnöten. Dies zieht eine sehr umständliche Handhabung nach sich.
Um diese Nachteile auszuschließen, sind Werkzeugautomaten bekannt, bei denen vorgegebene Arbeitsstellungen eines Werkzeugs ausschließlich automatisch und programmiert angefahren werden. Allerdings ist diese Verfahrensweise mit hohen Anlagekosten verbunden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Arbeitsverfahren für ein grundsätzlich manuell verfahrbares Werkzeug anzugeben, das ein exaktes Anfahren mindestens einer vorgegebenen Arbeitsstellung des Werkzeugs gewährleistet.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist somit vorgesehen, dass das Werkzeug in einer Ebene aus einer Ausgangsstellung, mittels Führungsmitteln geführt, in eine Zwischenstellung verfahren wird, wobei diese Zwischenstellung mit der Arbeitsstellung fluchtet. Aus der Zwischenstellung wird, mittels weitere Führungsmittel geführt, das Werkzeug in die Arbeitsstellung zugestellt. Hierbei wird die Position des Werkzeugs beim Verfahren von der Ausgangsstellung in die Zwischenstellung gemessen. Beim Erfassen eines vorgegebenen Abstands des Werkzeugs in Achsrichtungen der Ebene zur Zwischenstellung wird ein nichtmanuelles Stellglied aktiviert und es bewegt dieses Stellmittel das Werkzeug in die Zwischenstellung.
Vorzugsweise ermittelt ein Wegmesssystem die Position des Werkzeugs zwischen der Ausgangsstellung und der Zwischenstellung. Über das Wegmesssystem ist somit immer die Position des Werkzeugs beim Verfahren von der Ausgangsstellung in die Zwischenstellung bekannt. Stellt das Wegmesssystem fest, dass das Werkzeug, bezogen auf die dem Werkzeug zugeordnete Achsrichtung der Ebene, sich der auf dieser Achsrichtung bezogenen Position der Zwischenstellung um ein definiertes Maß nähert, wird das Stellmittel aktiviert, dem die Funktion zukommt, das Werkzeug in die Zwischenstellung, bezogen auf die zugeordnete Achsrichtung der Ebene, zu bewegen.
Somit erfolgt manuell quasi ein ungefähres Anfahren der Zwischenstellung des Werkzeugs, während das exakte Anfahren der Zwischenstellung, nach dem Erreichen der ungefähren Anfahrstellung mittels der Stellmittel bewirkt wird. Aufgrund der Stellmittel befindet sich das Werkzeug in der exakten Zwischenstellung und es ist dann nur erforderlich, das Werkzeug manuell in die Arbeitsstellung zuzustellen. Aufgrund dieser exakten Positionierung des Werkzeugs in der Zwischenstellung kann beim Überführen des Werkzeugs von der Zwischenstellung in die Arbeitsstellung, wobei diese Bewegung mittels der weiteren Führungsmittel erfolgt, keine Beschädigung von Werkstücken bzw. Bauteilen mittels des Werkzeugs erfolgen. Auch benötigt das Werkzeug beim Zustellen seitlich nur wenig Platz, weil die Zustellbewegung seitlich toleranzfrei erfolgt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stellmittel beim Erfassen des vorgegebenen Abstands zur Zwischenstellung aktiviert werden und bei Erreichen der Arbeitsstellung deaktiviert werden.
Insbesondere ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Ebene eine Ebene, die durch X-Y-Koordinaten eines räumlichen Koordinatensystems aufgespannt ist und es erfolgt die Zustellbewegung von der Zwischenstellung in die Arbeitsstellung in Z-Richtung des Koordinatensystems.
Die Bewegung des Werkzeugs in der genannten Ebene kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann das Werkzeug in der Ebene mittels erster Führungsmittel in einer geraden Achsrichtung und mittels zweiter Führungsmittel in einer senkrecht zu dieser Achsrichtung angeordneten geraden Achsrichtung geführt werden. In diesem Fall wird das Werkzeug insbesondere in Richtung der X-Y-Koordinaten des räumlichen Koordinatensystems bewegt. Andererseits ist es durchaus möglich, das Werkzeug in der Ebene mittels erster Führungsmittel in einer geraden Achsrichtung und mittels dritter Führungsmittel, die um eine senkrecht zur Ebene angeordneten Achse schwenkbar sind, in einer kreisbogenförmigen Achsrichtung zu führen. Dies bedeutet, dass das Werkzeug beispielsweise in X-Koordinatenrichtung oder Y-Koordinatenrichtung bewegt wird und diese X- bzw. Y-Koordinate aufgrund der dritten Führungsmittel geschwenkt wird. Die Bewegung des Werkzeugs von der Ausgangsstellung in die Zwischenstellung erfolgt somit durch eine überlagerte Bewegung aus einer geraden Bewegung und einer kreisförmigen Bewegung. Eine Anordnung zur Ausführung dieses Verfahrens benötigt weniger Platz als eine Führung des Werkzeugs in zwei geraden Achsrichtungen, die senkrecht zueinander angeordnet sind.
Das X-Y-Z-Koordinatensystem kann im Raum beliebig angeordnet sein. Insbesondere sind in üblicher Art und Weise X-Y-Koordinaten in einer horizontalen Ebene angeordnet, so dass die Zustellbewegung von der Zwischenstellung in die Arbeitsstellung in Z-Richtung vertikal erfolgt, insbesondere nach unten gerichtet erfolgt. Es ist genauso denkbar, die X-Y-Ebene vertikal anzuordnen. In diesem Fall erfolgt die Zustellbewegung von der Zwischenstellung in die Arbeitsstellung in der Horizontalen.
Die Messung der Position des Werkzeugs beim Verfahren von Ausgangsstellung in die Zwischenstellung erfolgt vorzugsweise elektrisch. Insbesondere geschieht diese Messung elektromagnetisch. So kann beispielsweise ein Stator mit einem Wegmesssystem in Richtung der jeweiligen Verfahrachse bzw. ein Drehwinkelmesssystem bei Schwenkung um die Achse vorgesehen sein.
Die Bewegung mittels des nichtmanuellen Stellmittels erfolgt vorzugsweise elektrisch. Insbesondere erfolgt diese Bewegung elektromagnetisch.
Es wird bei dem Verfahren als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Bewegung mittels der nichtmanuellen Stellmittel in die Zwischenstellung durch Abbremsen des Werkzeugs erfolgt. Insbesondere nimmt die Abbremskraft zum Abbremsen des Werkzeugs mit der Verringerung des Abstands des Werkzeugs in den Achsrichtungen der Ebene zur Zwischenstellung zu. In der Konsequenz nimmt beim manuellen Bewegen des Werkzeugs in der Ebene mit zunehmender Annäherung des Werkzeugs in der jeweiligen Achsrichtung der Ebene bezüglich der Zwischenstellung die Bremskraft zu, sodass aufgrund der nichtmanuellen Stellmittel in einem Fangbereich quasi ein Fangeffekt stattfindet, der bewirkt, dass das Werkzeug in die Zwischenstellung eingefangen wird. Dies ist insbesondere unter dem Aspekt zu sehen, dass der Bediener des Werkzeugs nicht zunächst eine Achsrichtung abfährt und dann die nächste Achsrichtung abfährt, sondern eine zielgerichtete Bewegung auf die Zwischenstellung hin ausführt.
Dieses Abbremsen des Werkzeugs ist dann von besonderem Vorteil, wenn der Bediener das Werkzeug derart der Zwischenstellung nähert, dass die Zwischenstellung überfahren würde. In diesem Fall bewirkt die Bremskraft quasi das Einfangen des Werkzeugs in die Zwischenstellung. Für den Fall, dass der Bediener, wobei dies eher als unüblich angesehen wird, sich der Zwischenstellung nicht ganz nähert aber sich das Werkzeug im Bereich des vorgegebenen Abstands zur Zwischenstellung befindet, bewegen die Stellmittel das Werkzeug über eine ziehende Bewegung in die Zwischenstellung, womit gleichfalls das Werkzeug in die Zwischenstellung eingefangen wird. Diese beschriebenen Einfangbewegungen sind somit im weitesten Sinne mit einem Kugelrasteffekt zu vergleichen, dem Einrasten einer Kugel im Bereich einer Kreisöffnung, die einen geringeren Durchmesser als die Kugel aufweist, wobei die eine Kugel in Richtung der X-Koordinate und die andere Kugel in Richtung der Y-Koordinate einfängt. Während sich bei einer Kugelraste die Einfangbewegung durch die Größe der Kugel, die Größe der Öffnung für die Kugel und eine Federvorspannung für die Kugel varrieren lässt, lässt sich dieser Effekt bei dem nicht manuellen Stellmittel elektrisch bzw. elektronisch darstellen. Es ist nur eine diesbezügliche Programmierung des nicht manuellen Stellmittels erforderlich.
Von Vorteil ist es, wenn das Zustellen des Werkzeugs von der Zwischenstellung in die Arbeitsstellung und/oder die Rückstellung des Werkzeugs von der Arbeitsstellung in die Zwischenstellung bei Gewichtsausgleich der in die Zustellrichtung bzw. entgegengesetzt zu dieser zu bewegenden Komponenten erfolgt. Bei diesen Komponenten handelt es sich um das Werkzeug und die diese tragenden Bauteile, die in Zustellrichtung bzw. entgegengesetzt zu bewegen sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren findet insbesondere bei einem Werkzeug Verwendung, das als Schraubwerkzeug ausgebildet ist. Grundsätzlich ist das Verfahren auch für jedes andere beliebige manuell verfahrbare Werkzeug anwendbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass mehrere vorgegebene Arbeitsstellungen nacheinander angefahren werden, wobei nach dem Erreichen einer Arbeitsstellung das Werkzeug in die Zwischenstellung überführt wird und anschließend das Werkzeug in die nächste Zwischenstellung und von dort in die nächste Arbeitsstellung verfahren wird. Hat das Werkzeug, ausgehend von der Arbeitsstellung, die Zwischenstellung erreicht, stellt diese im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens für das Anfahren der nächsten Arbeitsstellung eine Ausgangsstellung dar, sodass von dieser Zwischenstellung/Ausgangsstellung die nächste Zwischenstellung angefahren wird und von dort die nächste Arbeitsstellung.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung der Zeichnung der Figuren und den Figuren selbst dargestellt, wobei bemerkt wird, dass alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen erfindungswesentlich sind.
In den Figuren ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Beispiels dargestellt, ohne hierauf beschränkt zu sein. Es zeigt:

Fig. 1: in einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2: eine Diagrammdarstellung einschließlich Erläuterungen, betreffend Verfahrensschritte zum Anfahren mehrerer vorgegebener Arbeitsstellungen eines manuell verfahrbaren Werkzeugs in einer Ebene, bezogen auf eine X- und Y-Achse eines Koordinatensystems.

In Fig. 1 ist ein Koordinatensystem im dreidimensionalen Raum durch die jeweils senkrecht zueinanderstehenden Achsen X, Y und Z veranschaulicht.
Ein Schlittensystem 1 dient dem geführten Verfahren eines Werkzeugs 2, bei dem es sich beispielsweise um ein Schraubwerkzeug handelt. Dieses Werkzeug 2 ist beispielsweise pneumatisch antreibbar.
Das Schlittensystem 1 besteht aus drei Schlittenanordnungen 3, 4 und 5. Die Schlittenanordnung 3 ist hierbei in X-Richtung, die Schlittenanordnung 4 in Y-Richtung und die Schlittenanordnung 5 in Z-Richtung orientiert.
Im Einzelnen weist die Schlittenanordnung 3 eine in X-Richtung angeordnete, ortsfeste Laufschiene 6 und einen in dieser gelagerten, in X-Richtung verfahrbaren Schlitten 7 auf. Lagermittel, die dem Lagern des Schlittens 7 in der Laufschiene 6 dienen, sind nicht veranschaulicht. Im Bereich eines Endes weist die Laufschiene 6 einen Vorsprung 8 auf, mit dem eine Stange 9 fest verbunden ist, deren Längsachse in X-Achsrichtung angeordnet ist. Die Stange 9 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Laufschiene 6. Bei der Stange 9 handelt es sich um einen Stator mit Wegmesssystem in X-Achsrichtung. Die Messung des Wegmesssystems erfolgt elektromagnetisch. Mit dem Schlitten 7 ist eine elektromagnetisch wirksame Positionierbremse 10 verbunden. Die Stange 9 bzw. der Stator durchsetzt eine sich in X-Richtung erstreckende Durchgangsöffnung der Positionierbremse 10.
Betreffend die in Z-Richtung verlaufende Schlittenanordnung 5 ist mit dem Schlitten 7 der Schlittenanordnung 3 eine sich in Z-Richtung erstreckende Laufschiene 11 fest verbunden. Bezogen auf die horizontale Orientierung der X-Achse verläuft diese Laufschiene 11 vom Schlitten 7 ausgehend vertikal nach oben. Die Laufschiene 11 nimmt einen in Z-Richtung verfahrbaren Schlitten 12 auf. Lagermittel, die dem Lagern des Schlittens 12 in der Laufschiene 11 dienen, sind nicht veranschaulicht. Im Bereich eines oberen Endes der Laufschiene 11 nimmt diese einen Gewichtsausgleicher 13 auf, der ein Zugseil 14 aufweist, das am Schlitten 12 angreift.
Mit dem Schlitten 12 ist eine Ausleger 15 fest verbunden, der sich in Richtung der Y-Achse erstreckt. Der Ausleger 15 nimmt im Bereich seines dem Schlitten 12 abgewandten Endes die Schlittenanordnung 4 auf. Hierbei ist ein Schlitten 16 der Schlittenanordnung 4 fest mit dem freien Ende des Auslegers 15 verbunden und es ist in diesem Schlitten 16 die Laufschiene 17 der Schlittenanordnung 4 in Richtung der Y-Achse geführt. Lagermittel, die dem Lagern der Laufschiene 17 im Schlitten 16 dienen, sind nicht veranschaulicht. Im Bereich eines der Laufschiene 11 der Schlittenanordnung 5 abgewandten Endes weist die Laufschiene 17 einen Vorsprung 18 auf, mit dem eine Stange 19 fest verbunden ist, deren Längsachse in Y-Achsrichtung angeordnet ist. Die Stange 19 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Laufschiene 17. Bei der Stange 19 handelt es sich um einen Stator mit Wegmesssystem in Y-Achsrichtung. Die Messung durch das Wegmesssystem erfolgt elektromagnetisch. Mit dem Schlitten 16 ist eine elektromagnetisch wirksame Positionierbremse 20 verbunden. Die Stange 19 bzw. der Stator durchsetzt eine sich in Y-Richtung erstreckende Durchgangsöffnung der Positionierbremse 20.
Der Verschiebeweg des Schlittens 12 bezüglich der Laufschiene 11 ist bei der Schlittenanordnung 5 unten durch den Schlitten 7 und im Bereich des Gewichtsausgleichs 13 durch einen Anschlag 21 begrenzt. Entsprechend ist bei der Schlittenanordnung 4 der Verschiebeweg des Schlittens 16 bezüglich der Laufschiene 17 im Bereich eines Endes durch den Vorsprung 18 und im Bereich des diesem Vorsprung 18 abgewandten Endes durch einen Anschlag 22 begrenzt. Entsprechend ist bei der Schlittenanordnung 3 der Verschiebeweg des Schlittens 7 bezüglich der Laufschiene 6 durch den Vorsprung 8 und im Bereich des dem Vorsprung 8 abgewandten Endes der Laufschiene 6 durch einen aufgrund der Darstellung gemäß der Fig. 1 nicht einsehbaren Anschlag begrenzt.
Der Vorsprung 18 bildet Bestandteil einer mit der Laufschiene 17 verbundenen Aufnahmeplatte 23. Mit dieser ist nicht nur die Stange 19 verbunden, sondern es dient die Aufnahmeplatte 23 auch der Lagerung einer Aufnahme 24 für das Werkzeug 2. In dieser Aufnahme 24 ist das Werkzeug 2 fest gelagert.
Der Gewichtsausgleicher 13 ist derart ausgelegt, dass über das Zugseil 14 eine in Z-Richtung nach oben gerichtete Kraft auf den Schlitten 12 ausgeübt wird, die im Wesentlichen der Gewichtskraft der Bauteile entspricht, die im Schlitten 12 gelagert sind, somit der Gewichtskraft von Ausleger 15, Schlittenanordnung 4, Stange 19, Positionierbremse 20, Aufnahmeplatte 23, Aufnahme 24 und Werkzeug 2. Demzufolge kann diejenige Person, die am Werkzeug 2 arbeitet, dieses weitgehend kräftefrei in Z-Richtung nach oben und unten bewegen.
Abgesehen hiervon lässt sich aufgrund des beschriebenen Schlittensystems 1 das Werkzeug 2 manuell auch in X- und Y-Richtung frei bewegen. Hierbei wird die Bewegung des Werkzeugs 2 in X- und Y-Richtung dauernd mittels des der jeweiligen X-Y-Achsrichtung zugeordneten Wegmesssystems elektromagnetisch erfasst. Über eine Erfassungs- und Auswerteeinheit ist somit immer bekannt, in welcher X- und Y-Position sich das Werkzeug 2 befindet.
In der Fig. 1 sind zu den jeweiligen Laufschienen 6, 11 und 17 Doppelpfeile veranschaulicht, die den Bewegungsfreiheitsgrad, somit bezogen auf die Laufschiene 6 in X-Richtung, bezogen auf die Laufschiene 11 in Z-Richtung und bezogen auf die Laufschiene 17 in Y-Richtung wiedergeben. Zu dem die Laufschiene 6 betreffenden Doppelpfeil 25 und zu dem die Laufschiene 17 betreffenden Doppelpfeil 26 sind zudem drei sich quer zur Pfeilrichtung des Doppelpfeils erstreckende Querstriche angegeben, konkret äußere Striche 27 und ein symmetrisch zu diesem angeordneter Mittelstrich 28. Diese real nicht vorhandenen Pfeile / Striche dienen der Verdeutlichung der Funktion des beschriebenen Schlittensystems 1 bezüglich der Bewegung der Schlittenanordnungen 3 und 4 in X- und Y-Achsrichtung.
Ermittelt, jeweils bezogen auf die Schlittenanordnung 3 bzw. 4 und damit die Achsrichtung X bzw. Y das der jeweiligen Achse zugeordnete Wegmesssystem, somit die Stange 9 mit Stator und Wegmesssystem bzw. die Stange 19 mit Stator und Wegmesssystem, dass das Werkzeug 2 eine solche Position einnimmt, die eine Annäherung an die Linie 28 somit einen X- bzw. Y-Schraubwert 28 betrifft, wird bei Erreichen des Striches 27, unabhängig von welcher Seite des Striches 28 dies erfolgt, somit bei Erreichen eines Fangbereiches zwischen zwei Strichen 27 derselben Achse, die Positionierbremse 10 bzw. 20 eingeschaltet, mit der Konsequenz, dass diese aufgrund deren elektromagnetischen Wirkung eine manuelle Bewegung des Werkzeugs 2 über diesen Wert 27 in Richtung des Wertes 28 hinaus abbremst. Diese Abbremsbewegung mittels der Positionierbremse 10 bzw. 20, somit mittels eines nichtmanuellen Stellmittels erfolgt derart, dass die Abbremskraft zum Abbremsen des Werkzeugs 2 mit der Verringerung des Abstands des Werkzeugs 2 zu dieser Stellung, die dem Mittelstrich 28 entspricht, zunimmt. Damit erfolgt bei Erreichen der Position gemäß dem äußeren Strich 27, unabhängig von welcher Seite die Annäherung an den Mittelstrich 28 erfolgt, eine zwangsläufige Ansteuerung der Position des Mittelstrichs 28. Beim Zusammenwirken der beiden Schlittenanordnungen 3 und 4 ist damit eine eindeutige Positionierung des Werkzeugs 2 in X- und Y-Achsrichtung durch zwangsläufige Einnahme der Positionierung der Mittelstriche 28 gemäß der beiden Schlittenanordnungen 3 und 4 gewährleistet. Es ist somit nur noch erforderlich, aus dieser definierten Position das Werkzeug 2 mittels der Schlittenanordnung 5 in Z-Richtung zuzustellen, im vorliegenden Fall das Werkzeug 2 nach unten in die Arbeitsposition, insbesondere Schraubposition zu bewegen. Nach dem Schraubvorgang wird das Werkzeug 2 aus dieser Arbeitsposition in Z-Richtung wieder hoch bewegt und kann in die nächste auf die X-Y-Achsrichtung bezogene Zwischenstellung verfahren werden, durch Annäherung an neue Annäherungspositionen gemäß der äußeren Striche 27 und anschließendes Anfahren der Position des Mittelstrichs 28 mittels der nichtmanuellen Stellmittel.
Mit der beschriebenen Vorrichtung ist somit das erfindungsgemäße Verfahren zum Anfahren mindestens einer vorgegebenen Arbeitsstellung des manuell verfahrbaren Werkzeugs 2 darstellbar. Das Werkzeug 2 wird in einer Ebene aus einer Ausgangsstellung, beispielsweise der in Fig. 1 gezeigten Stellung, mittels Führungsmitteln, vorliegend den Schlittenanordnungen 3 und 4 geführt in eine Zwischenstellung gemäß der Koordinaten 28 der beiden Schlittenanordnungen 3 und 4 verfahren, die mit der Arbeitsstellung des Werkzeugs 2 fluchtet. Aus dieser Zwischenstellung wird das Werkzeug 2 mittels weiterer Führungsmittel - vorliegend der Schlittenanordnung 5 - geführt in die Arbeitsstellung zugestellt. Hierbei ist wesentlich, dass die Position des Werkzeugs 2 beim Verfahren von der Ausgangsstellung in die Zwischenstellung gemessen wird, vorliegend mittels der Stange 9 des Stators mit Wegmesssystem und beim Erfassen eines vorgegebenen Abstands des Werkzeugs 2 in Achsrichtung der Ebene, vorliegend den Achsrichtungen X und Y, zur Zwischenstellung 28 nichtmanuelle Stellmittel, vorliegend die Positionierbremsen 10 und 20 aktiviert werden und die Stellmittel das Werkzeug in die Zwischenstellung gemäß der Positionen 28 bewegen. Dieser vorgegebene Abstand entspricht dem Abstand des Mittelstrichs 28 vom äußeren Strich 27. Hat das Wegmesssystem der jeweiligen Achse X bzw. Y somit die Position 27 erfasst, werden die Positionierbremsen 10 bzw. 20 aktiviert und bremsen das manuell geführte Werkzeug 24 in die Zwischenstellung gemäß der jeweiligen Position 28 ab.
Für drei nacheinander anzufahrende Arbeitsstellungen, konkret bezogen auf die X- und Y-Achse drei nacheinander anzufahrende Zwischenstellungen ist der Verfahrensablauf in Fig. 2 veranschaulicht:
So ist eine erste Schraubposition des Werkzeugs 2, bezogen auf die X- und Y-Achse bei Werten X = 5 und Y = 4, die beispielsweise 5 mm bzw. 4 mm entsprechen, vorgesehen. Diese Werte entsprechen somit den beiden Mittelstrichen 28 gemäß Fig. 1. Bei einem Abstand von 2 von diesem Koordinatenwert, jeweils in beiden Richtungen, den das jeweilige der Koordinate zugeordnete Wegmesssystem ermittelt, wird die jeweilige Positionierbremse 10 bzw. 20 aktiviert. In Abhängigkeit von der Annäherung des Werkzeugs an die Schraubposition der X-Achse, konkret des Wertes X = 5, bedeutet dies, dass die beiden Werte gemäß äußerer Striche 27 in Fig. 1 X = 3 bzw. X = 7 betragen. Befindet sich das Werkzeug 2 somit, vom Wert X = 0 kommend, in der Position X = 3, wird das Wegmesssystem aktiviert, genauso wenn das Werkzeug 2, von einem Wert X = 10 kommend, den Wert X = 7 einnimmt. Werden diese Werte X = 3 bzw. X = 7 vom Wegmesssystem ermittelt, wird die Positionierbremse 10 aktiviert und das Werkzeug 2 auf den Wert X = 3 bewegt. Hierbei kann, bezogen auf diesen X-Wert und die einzunehmende Schraubposition eine Toleranz von 0,1, im realen Wert insbesondere 0,1 mm akzeptiert werden. Entsprechendes gilt für die Aktivierung der Positionierbremse 20 für die Y-Achse. Vor dem Hintergrund des anzufahrenden Wertes Y = 4 wird die Positionierbremse 20 dann aktiviert, wenn das Werkzeug einen Wert, von Y = 0 kommend, von Y = 2 oder, von Y = 10 kommend von Y = 6 erreicht hat. Ausgehend von diesen Werten Y = 2 bzw. Y = 6 wird über die Positionierbremse 20 definiert der gewünschte Wert Y = 4 angefahren, wieder mit einer Toleranz der Schraubposition von 0,1. Ist diese definierte Zwischenstellung X = 5, Y = 4 erreicht, wird das Werkzeug 2 in Z-Richtung bewegt und mittels des Werkzeugs die Bauteile verschraubt. Diese Beendigung des exakten Verschraubvorgangs wird üblicherweise erfasst. Diese elektrische Erfassung bewirkt auch, dass die Positionierbremsen 10 und 20 deaktiviert werden, womit weiter nur die Wegmesssysteme bezüglich X- und Y-Achse aktiv sind. Es wird das Werkzeug 2 in Z-Richtung angehoben. Veranschaulicht ist in der Fig. 2 eine zweite Schraubposition. Ausgehend von der ersten Zwischenstellung mit X = 5 und Y = 4 wird das Werkzeug 2 ausschließlich manuell in Richtung der X-Achse und der Y-Achse bewegt, bevor es in den nächsten Bereich, der quasi einen Fangbereich darstellt, gelangt, in dem erneut die Positionierbremsen 10 bzw. 20 aktiviert werden, um das Werkzeug in die zweite Schraubposition zu bewegen. Entsprechendes gilt für die in der Fig. 2 veranschaulichte dritte Schraubposition. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird insbesondere auf die ausführliche Darstellung des Anfahrens der ersten Schraubposition und die Erläuterungen in Fig. 2 verwiesen.

Bezugszeichenliste

1: Schlittensystem
2: Werkzeug
3: Schlittenanordnung
4: Schlittenanordnung
5: Schlittenanordnung
6: Laufschiene
7: Schlitten
8: Vorsprung
9: Stange/Stator
10: Positionierbremse
11: Laufschiene
12: Schlitten
13: Gewichtsausgleicher
14: Zugseil
15: Ausleger
16: Schlitten
17: Laufschiene
18: Vorsprung
19: Stange/Stator
20: Positionierbremse
21: Anschlag
22: Anschlag
23: Aufnahmeplatte
24: Aufnahme
25: Doppelpfeil
26: Doppelpfeil
27: Äußerer Strich
28: Mittlerer Strich

Claims

Verfahren zum Anfahren mindestens einer vorgegebenen Arbeitsstellung eines manuell verfahrbaren Werkzeugs (2), wobei das Werkzeug (2) in einer Ebene (X, Y) aus einer Ausgangsstellung, mittels Führungsmitteln (3, 4) geführt, in eine Zwischenstellung (28, 28) verfahren wird, die mit der Arbeitsstellung fluchtet und aus der Zwischenstellung (28, 28) mittels weiterer Führungsmittel (5) geführt, in die Arbeitsstellung zugestellt wird, wobei die Position des Werkzeugs (2) beim Verfahren von der Ausgangsstellung in die Zwischenstellung (28, 28) gemessen wird und bei Erfassen eines vorgegebenen Abstands (27) des Werkzeugs (2) in Achsrichtungen der Ebene (X, Y) zur Zwischenstellung (28) nichtmanuelle Stellmittel (10, 20) aktiviert werden, und die Stellmittel (10, 20) das Werkzeug (2) in die Zwischenstellung (28) bewegen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ebene eine Ebene ist, die durch X-Y-Koordinaten eines räumlichen Koordinatensystems aufgespannt ist und die Zustellbewegung von der Zwischenstellung (28) in die Arbeitsstellung in Z-Richtung des Koordinatensystems erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Werkzeug (2) in der Ebene (X, Y) mittels erster Führungsmittel (3) in einer geraden Achsrichtung (X) und mittels zweiter Führungsmittel (4) in einer senkrecht zu dieser angeordneten geraden Achsrichtung (Y) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Werkzeug (2) in der Ebene (X, Y) mittels erster Führungsmittel in einer geraden Achsrichtung und mittels dritter Führungsmittel, die um eine senkrecht zur Ebene (X, Y) angeordneten Achse (Z) schwenkbar sind, in einer kreisbogenförmigen Achsrichtung geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Messung der Position des Werkzeugs (2) beim Verfahren von der Ausgangsstellung in die Zwischenstellung (28) elektrisch, insbesondere elektromagnetisch erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bewegung mittels der nichtmanuellen Stellmittel (10, 20) elektrisch, insbesondere elektromagnetisch erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bewegung mittels der nichtmanuellen Stellmittel (10, 20) in die Zwischenstellung (28) durch Abbremsen des Werkzeugs (2) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Abbremskraft zum Abbremsen des Werkzeugs (2) mit der Verringerung des Abstands des Werkzeugs (2) in Achsrichtungen der Ebene (X, Y) zur Zwischenstellung (28) zunimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei beim Erfassen des vorgegebenen Abstands (27) zur Zwischenstellung (28) die Stellmittel (10, 20) aktiviert werden und bei Erreichen der Arbeitsstellung deaktiviert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Zustellen des Werkzeugs (2) von der Zwischenstellung (28) in die Arbeitsstellung und/oder die Rückstellung des Werkzeugs (2) von der Arbeitsstellung in die Zwischenstellung (28) bei Gewichtsausgleich der in die Zustellrichtung bzw. entgegengesetzt zu diesen zu bewegenden Komponenten erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Anfahren der vorgegebenen Arbeitsstellung mittels eines Werkzeugs (2) erfolgt, das als Schraubwerkzeug ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei mehrere vorgegebene Arbeitsstellungen nacheinander angefahren werden, wobei nach dem Erreichen einer Arbeitsstellung das Werkzeug (2) in die Zwischenstellung (28) überführt wird und anschließend das Werkzeug (2) in die nächste Zwischenstellung (28) und von dort in die nächste Arbeitsstellung verfahren wird.